A dynamic link speed mechanism for energy saving in interconnection networks

Abstract

El crecimiento de la potencia de procesamiento de los sistemas de computación paralelos requiere redes de interconexión de mayor nivel de complejidad y un mayor rendimiento, por lo que consumen más energía. Mayor cantidad de energía consumida conduce a muchos problemas relacionados con los costos, la infraestructura y la estabilidad del sistema de refrigeración. Los enlaces de la red contribuyen en una proporción sustancial al consumo total de energía de dichas redes. Varias propuestas se han ido acercando a una mejor administración de la energía de los enlaces. En esta tesis, aprovechamos ciertas características integradas en la tecnología actual de los enlaces para ajustar dinámicamente la velocidad de los mismos en función del tráfico. De esta manera, la red de interconexión consume menos energía cuando el tráfico es ligero. También proponemos una política de enrutamiento que tiene en cuenta la velocidad del enlace que favorece las conexiones de alta velocidad en el proceso de enrutamiento de paquetes para aumentar el rendimiento de la red cuando se despliega el mecanismo de ahorro de energía. Los resultados de la evaluación muestran que las redes que usan el mecanismo de ahorro de energía aquí propuesto, reducen el consumo de energía a expensas de un aumento en el promedio de latencia de paquetes. Sin embargo, con la propuesta de política de enrutamiento que tiene en cuenta la velocidad del enlace, nuestro mecanismo incurre en un menor aumento en el promedio de la latencia de paquetes mientras se logra un ahorro de energía similar, en comparación con otros enfoques convencionales de la literatura.

The growing processing power of parallel computing systems requires interconnection networks a higher level of complexity and higher performance, thus they consume more energy. A larger amount of energy consumed leads to many problems related to cost, cooling infrastructure and system stability. Link components contribute a substantial proportion of the total energy consumption of the networks. Several proposals have been approaching a better link power management. In this thesis, we leverage built-in features of current link technology to dynamically adjust the link speed as a function of traffic. By doing this, the interconnection network consumes less energy when traffic is light. We also propose a link speed aware routing policy that favors high-speed links in the process of routing packets to boost the performance of the network when the energy saving mechanism is deployed. The evaluation results show that the networks deploying our energy saving mechanism reduce the amount of energy consumption with the expense of an increase in the average packet latency. However, with the link speed aware routing policy proposal, our mechanism incurs a less increase in the average packet latency while achieving similar energy saving, compared with other conventional approaches in literature.